基于工程教育认证的机车电传动与控制课程教学改革

机车电传动与控制是车辆专业的主干必修课,为适应我国工程教育专业认证要求,提高车辆工程专业学生专业水平和专业能力,以毕业要求指标点为主要依据,探讨机车电传动与控制课程改革,根据机车电传动与控制课程性质,讨论了课程教学对毕业指标点的支撑、课程教学目标、课程教学内容设计及课程考核方式等方面的内容改革措施。

高校科研管理中机理机制的构建——评《高校科研管理的理论与实践》

在全球化和知识经济时代背景下,高等教育已成为国家创新体系的重要组成部分。其中,高校科研管理机制直接关系到科研活动的效率和质量,对提升高校教学质量和学术水平以及促进科技成果转化具有重要影响。然而,在快速变化的科研环境和激烈的国际竞争中,现行的高校科研管理体系面临着诸多挑战。面对培养创新人才、提升研究质量以及推动科学技术进步的多重使命,如何构建系统且科学的科研管理机理机制,成为高校亟待解决的关键问题。

基础激励下的弹性支承-转子系统振动行为的试验研究

转子系统在实际运行过程中由于复杂的工作环境会随机承受来自基础的外部激励,一定概率下这将导致转子系统振动异常,严重时甚至还会影响到转子系统的正常运转。本文以弹支转子系统为研究对象,设计搭建带有鼠笼弹支的转子试验平台,采用激振器加载模拟不同模式的基础激励,实验研究了不同基础激励对弹支转子系统的振动行为的影响规律。研究结果表明,基础激励具有传递性,能够通过基础传递到支承和转子;弹支-转子系统的振动特性在基础激励方向上变化明显,其频谱中存在激励频率及其倍频成分,且振动幅值随激振频率增加(40~80Hz)呈增大趋势;瞬态激励下随激振频率增大(0Hz,1Hz和2Hz),转轴和转盘的工频振动幅值、鼠笼的工频应变幅值均增大,转轴和转盘的2倍工频振动幅值、鼠笼的2倍工频应变幅值呈降低趋势。

复合材料地铁车车头外罩铺层优化设计

为了充分发挥复合材料轻量化的潜能,基于Opti Struct复合材料优化技术对某地铁车车头外罩进行铺层优化设计,实现了车头外罩的轻量化。首先,以全碳纤维、玻碳层间混杂和玻碳夹芯混杂3种铺层方式作为备选方案,对复合材料车头外罩进行等代设计,初步确定最优的铺层方案;其次,针对复合材料的可设计性,分别以柔度、质量和铺层顺序为目标函数对该最优铺层方案进一步进行自由尺寸优化、尺寸优化以及铺层顺序优化,最终获得了车头外罩最佳的铺层厚度和铺层顺序。研究结果表明:在满足车头外罩刚度和复合材料应变的设计要求下,优化后的复合材料车头外罩与等代设计阶段相比质量减轻了23. 6%,与原玻璃纤维车头外罩相比质量减轻了33. 6%,轻量化效果明显。

内燃机车永磁同步发电系统的研究

永磁同步发电系统具有体积小、重量轻、效率高、运行可靠等优点,已成为未来轨道交通牵引系统重要组成部分的发展趋势。本文主要介绍一种应用于内燃机车的永磁同步发电系统,首先分析了永磁同步发电机的外特性,其次从发电系统主电路构成和系统控制策略两个方面进行设计,最后通过系统建模与仿真,验证永磁同步发电系统的正确性与可行性。

混合动力机车动力间的热力学分析及结构优化

以混合动力机车动力间通风系统为研究对象,在初始方案基础上提出两种通风系统优化方案:方案1为去掉动力间侧墙百叶窗,保留侧墙换气扇;方案2为同时去掉动力间侧墙百叶窗和换气扇。利用计算流体动力学软件ANSYS-FLUENT对动力间内部的湍流性能和熵产进行热力学分析。计算结果表明:包括初始方案在内的3种方案动力间内部平均温度均低于设计要求,但方案1可以显著增强动力间内冷却空气的湍流性能,对于迅速降低动力间内部温度更为有效,从而提高动力间通风系统的散热性能。

基于MATLAB内燃机车用永磁同步电机调速系统的建模与仿真

由于结构简单、体积小、质量轻、损耗小、效率高等特点,近年来永磁同步电动机(PMSM)已成为轨道交通领域研究的焦点。本文介绍了PMSM在控制系统中的优势,利用Matlab|simulink仿真软件,采用坐标变换、SVPWM算法,建立PMSM及其矢量控制系统的仿真模型。通过观测定子三相电流、电机转速、转矩以及d-q轴电流的变化,对系统中的参数进行调整。结果表明,该调速系统调速特性好、响应速度快,验证了矢量控制对PMSM的合理性和优越性。

弹性支承转子系统应变能分析及其支承特性影响研究

本文以两支点弹性支承的转子系统为研究对象,基于旋转梁理论和有限元理论建立了转子系统动力学模型,在此基础上给出了应变能的计算公式,分别对转子和弹性支承进行了应变能分析,通过数值仿真分析了支点支承刚度、刚度不对称对转子系统的模态振型及相应的应变能分布的影响规律。研究结果表明:1)当支承刚度与转子刚度相近时,支承刚度变化对于转子系统动力特性变化非常敏感,系统模态振型和应变能分布随着支承刚度的增减将会表现出很大的差异。2)转子的应变能系数η可作为区分系统模态振型的重要参数。当η小于20%,转子基本不发生变形,视为刚体振型;在η超过80%时,变形主要发生在转轴上,可视为完全弯曲振型;η在20%~80%的范围,视为转子-支承的耦合振型。本文研究为弹性支承设计以及带弹支的转子系统的结构设计、运行和维护提供理论参考。

基于Arduino的铁轨巡检协同清除机器人

为了促进轨道检测工作的自动化,提高轨道巡检设备的智能化水平,减少人力投入和巡检时间,我们设计了一种基于Arduino的铁轨巡检协同清除机器人。该机器人采用Arduino mega作为控制核心,主要由电源模块、电机、驱动模块、机械臂、检测模块与通信模块组成,障碍物的检测识别是通过检测模块来实现,障碍物的清除是由机械臂执行,通过上位机与通信模块之间的无线通信,可以实现上位机对智能机器人的控制。实验表明,该机器人可以有效检测障碍并清除障碍,对保障铁路运输系统安全稳定运行具有重大意义。

重载列车纵向动力学仿真模型的有效性研究

针对重载列车纵向冲动问题,根据气体流动理论和机车动力制动特性,开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统.对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正,细化了模型,提高了仿真系统精度.根据神华线路机车操纵控制指令,仿真列车编组为2+1时的停车与运行工况,将仿真结果与神华线路运行试验结果对比.计算结果表明:在空气制动停车与运行工况时,各车位列车管和制动缸压强试验与仿真结果基本一致;在停车与运行工况且施加机车制动电流的情况下,车钩力变化试验与仿真结果基本一致,最大车钩力试验与仿真误差在0.7%~14.2%之间,吻合程度较高.

大风区不同路段停留动车组气动力特性研究及防溜分析

分别建立大风区平地路段和路堤路段CR400型停留动车组的数值模型,进行60 m·s-1极限环境风速下动车组气动力特性的数值分析。基于动车组坡道停留受力模型,考虑空气升力对动车组纵向气动力的影响,计算空载和定员工况下动车组停放制动正常或失效时的起动阻力、停放制动力和所需防溜力,并制定相应的防溜措施。结果表明:风向角为0°~20°时,路堤路段上的停留动车组纵向气动力大于平地路段约3 kN,而风向角为20°~90°时,小于平地路段约5 kN;考虑空气升力时的防溜力,小于不考虑空气升力时的防溜力;在线路坡度为22‰、环境风速为60 m·s-1的最不利条件下,动车组停留在2种路段上,仅需要在头车和尾车各设置2个铁鞋即可满足防溜需求;风向角逐渐增大,动车组制动所需铁鞋数量减少,当达到70°~90°时,路堤路段上停留动车组空载工况下仅需要在头车车下设置1个铁鞋即可满足动车组防溜需求。

基于主S-N曲线的带止裂槽焊接接头疲劳寿命预测及改进

以带止裂槽焊接接头为研究对象,提取可能发生疲劳失效的焊趾截面、焊喉截面和止裂槽截面的节点力,基于主S-N曲线法求解截面的等效结构应力,评估焊缝的疲劳寿命,并提出改进接头的建议。分析发现:止裂槽的存在会显著增加局部位置的应力,导致疲劳寿命明显降低。填充止裂槽并适当增大水平方向焊脚尺寸,可以提高该位置疲劳寿命10倍左右。

管接头局部焊后热处理的加热带布置方案优化分析

对管接头进行局部焊后热处理时,一般通过限定焊缝局部温度梯度来控制热应力,这会导致过大的加热范围。通过对管接头局部加热时的轴向热应力产生机理和分布规律的分析,提出了利用第二加热带的反向弯矩来缓解热应力的方法,并通过实例计算表明:为了取得显著的应力缓解效果,环向管焊缝与第二加热带边缘的最佳距离为1.5√Rt;喷嘴接头第二加热带边缘与焊缝的轴向距离和环向距离分别为1.5√Rt和3.8√Rt。另外,为了避免产生新的应力集中,环向加热带边缘与几何不连续位置的距离应当大于2.5√Rt。

地铁铝合金型材焊接及焊后热处理的数值模拟仿真分析

根据某工厂焊接生产实际工艺流程,对某地铁车底架型材MIG焊及焊后热处理过程进行数值模拟研究.首先对该结构进行非线性有限元建模,运用Fortran语言建立焊接热源模型,采用顺序耦合法来模拟焊接过程及焊后热处理过程中残余应力的变化.计算结果表明,焊接过后焊缝的纵向残余应力可以达到接近材料的屈服强度,横向残余应力较小.经过适当的焊后热处理之后,残余应力明显下降,降低幅度可达70%左右.该仿真分析结果对实际焊接过程中残余应力的释放效果提供了足够的数值依据,并且对焊后热处理的数值模拟也提供了相应的技术支持.

落石冲击荷载下车厢顶棚结构动力响应

以国产25型客车为原型,将落石简化为刚性球体,车厢视为弹塑性材料,基于非线性有限元分析软件LS-DYNA,从落石冲击位置下方节点的位移及速度响应、落石冲击坑、落石冲击力等角度出发,对比分析了不同冲击角度对车厢顶棚结构动力响应的影响.结果表明:起始冲击区域的垂向位移和垂向速度响应随冲击角度的增大而减小;落石冲击坑的形状和位置有相应的变化规律;落石冲击力与冲击角度呈负相关,主要表现在法向方向.该结论可为今后列车结构在落石冲击作用下的安全设计提供参考.

基于正交试验响应面模型的激光切割机横梁结构优化设计

将激光切割机横梁组件作为研究对象,以提高横梁组件刚度、横梁组件稳定性为优化目标,且适量降低横梁组件总质量或者保持不变.利用二阶响应面模型分别拟合出正交试验数据中横梁组件各壁厚参数与3个相关性能指标的函数关系,并建立相应的优化模型.通过对优化设计模型进行求解,最终得到筛选后的最优解.通过最优解对各壁厚参数进行修改后仿真显示激光发射孔处静态变形量下降了8.12%、横梁组件一阶固有频率提高了7.73%,提高了横梁刚度、避开了横梁的共振区间,横梁组件总质量基本保持不变.

基于四成分固有应变T型梁焊接变形研究

传统的固有应变法在进行焊接变形预测时只考虑结构的纵向收缩、横向收缩和角变形,没有考虑其在纵向方向上的弯曲变形,对薄板变形的计算不够准确.采用四成分固有应变的弹性有限元法,对长900 mm的薄板T型梁进行焊接变形仿真预测,给出热源校核模型和固有应变的提取方法,并进行实验对比,得到仿真数据与实测数据变形趋势一致,表明了四成分的固有应变方法能够有效地模拟薄板的焊接变形,并且固有应变的提取过程简单快捷,可以用于预测大型薄板结构的焊接变形预测.

铁路货物运输质量提升方案研究

当前,物流业发展迅速,给传统的铁路货物运输带来了巨大冲击。铁路运输企业如何争取货源,占有更多市场份额,保持竞争优势,进而使企业持续发展,是铁路企业必须面对的问题。一、铁路货物运输面临的形势分析2018年。

绿篱修剪车臂架系统刚柔耦合动力学分析

以某型臂架式绿篱修剪车为研究对象,结合整车技术参数利用三维建模软件建立实体模型。由于臂架系统主要对绿篱修剪刀具起承载定位作用,其修剪刀具平稳性受臂架系统摆动影响较大。因此考虑用柔性臂架替换刚性臂架进行分析。分别以绿篱修剪车三节臂架及刀具的初始收拢状态和垂直状态为基础,对第1节、第2节、第3节臂架以及绿篱修剪刀具进行两种情况下的5种不同工况进行动力学分析。研究变幅油缸行程与臂架升程对应的曲线关系,分析比较相同工况下多刚体模型和刚柔耦合模型中液压缸的受力。仿真结果表明,该方法可实现对复杂臂架系统的刚柔耦合分析,为臂架变幅油缸的选型及控制策略优化提供依据。

大风区不同路堑结构中高速动车组的气动特性

建立长路堑路段高速动车组运行模型,通过数值模拟得到不同工况下动车组气动力,分析强横风环境下路堑结构对动车组气动特性的影响.研究表明:不同路堑结构中气动阻力均随风速和车速增大而增大,深路堑中动车组气动阻力约为浅路堑的2~2.5倍;在3m深度的浅路堑结构中,动车组所受升力为正值,升力和横向力均随横风风速增大而增大;而在10m深度的深路堑结构中,动车组所受升力为负值,升力随横风风速增大而增大,横向力随风速增大而减小;分析车速对气动力的影响:在浅路堑结构中,除阻力外,列车车速对其他气动力影响较小;在深路堑中,动车组气动力大小均随车速增大而增大,在相同风速条件下,当风速高于15m/s时,车速每增大50km/h,横向力和倾覆力矩增大约50%.